Лекция № 8
Тема: «Основы работы в системе MathCAD. Выполнение расчетов в MathCAD»
План:
- Назначение Mathcad.
- Интерфейс программы.
- Панели инструментов Mathcad.
- Основы вычислений в Mathcad.
- Назначение Mathcad
Mathcad является математическим редактором, позволяющим проводить разнообразные научные и инженерные расчеты, начиная от элементарной арифметики и заканчивая сложными реализациями численных методов. Благодаря простоте применения, наглядности математических действий, обширной библиотеке встроенных функций и численных методов, возможность символьных вычислений, а также замечательному аппарата представления результатов (графики самых разных типов, мощных средств подготовки печатных документов и Web-страниц), Mathcad стал наиболее популярным математическим приложением.
Согласно проблем реальной жизни, математикам приходится решать одну или несколько из следующих задач:
1. Введение на компьютере разнообразных математических выражений (для дальнейших расчетов или создания документов, презентаций, Web-страниц);
2. Проведение математических расчетов;
3. Подготовки графиков с результатами расчетов;
4. Введение исходных данных и вывода результатов в текстовых или файлы с базами в других форматах;
5. Подготовка отчетов работы в виде печатных документов;
6. Подготовка Web-страниц и публикация результатов в Интернете;
7. Получение различной справочной информации из области математики.
Поэтому Mathcad с успехом справляется с этими и другими задачами:
1. Математические выражения и текст вводятся с помощью формульного
редактора Mathcad, который по возможности и простоте использования не уступает, например, редактору формул, встроенному в Microsoft Word;
2. Графики различных типов (по выбору пользователя) с богатыми возможностями форматирования вставляются непосредственно в документы;
3. Возможно ввода и вывода данных в файлы различных форматов;
4. Документы могут быть распечатаны непосредственно в Mathcad в том виде, который пользователь видит на экране компьютера, или сохранены в формате RTF для последующего редактирования в более мощных текстовых редакторах (например, Microsoft Word)
5. Возможно сохранение документов в формате Web-страницы, причем создание файлов с рисунками происходит автоматически;
6. Символьные вычисления позволяют мгновенно получить разнообразную справочную математическую информацию, а система помощи, Центр ресурсов и встроенные электронные книги помогают быстро найти нежную справку или пример тех или иных расчетов.
- Интерфейс программы
Интерфейс программы Mathcad имеет стандартную структуру основного окна приложения (Рисунок 10.1). Сверху вниз располагаются заголовок окна, строка
меню, панели инструментов (стандартная и форматирования) и рабочий лист, или рабочая область, документа (worksheet). Новый документ создается автоматически при запуске Mathcad. В самой нижней части окна находится строка состояния.
Помимо элементов управления, характерных для типичного текстового редактора, Mathcad снабжен дополнительными средствами для ввода и редактирования математических символов, одним из которых является панель инструментов Math (Математика) (Рисунок 10.1). С помощью этой, а также ряда вспомогательных наборных панелей удобно осуществлять ввод уравнений.
Перечислим составные элементы интерфейса пользователя Mathcad:
- верхнее меню или строка меню (menu bar);
- панели инструментов (toolbars): Стандартная (Standard), Форматирование (Formatting), Ресурсы (Resources) и Элементы управления (Controls);
- панель инструментов Математика (Math) и доступные через нее дополнительные математические панели инструментов;
- рабочая область (worksheet);
- строка состояния (status line, или status bar);
- всплывающие, или контекстные, меню (pop-up menus или context menus);
- диалоговые окна или диалоги (dialogs);
- окна ресурсов Mathcad (Mathcad Resources) со встроенными примерами и дополнительной информацией.
Большинство команд можно выполнить как с помощью меню (верхнего или контекстного), так и панелей инструментов или клавиатуры.
Рисунок 10.1 – Окно приложения Mathcad с пустым документом
- Панели инструментов Mathcad
Панели инструментов служат для быстрого выполнения наиболее часто применяемых команд. Все действия, которые можно выполнить с помощью панелей инструментов, доступны и через верхнее меню. На рисунке 10.2 изображено окно Mathcad с основными панелями инструментов, а также дополнительными математическими панелями.
Перечислим основные панели:
- Стандартная (Standard) – служит для выполнения большинства операций, таких как действия с файлами, редакторская правка, вставка объектов и доступ к справочным системам;
- Форматирование (Formatting) – для форматирования (изменения типа и размера шрифта, выравнивания и т. п.) текста и формул;
- Математика (Math) – для вставки математических символов и операторов в документы;
- Ресурсы (Resources) – для быстрого вызова ресурсов Mathcad (примеров, учебников, электронных книг и т. п.);
- Элементы управления (Controls) – для вставки в документы стандартных элементов управления интерфейса пользователя (флажков проверки, полей ввода и т. п.).
Группы кнопок на панелях инструментов разграничены по смыслу вертикальными линиями – разделителями. При наведении указателя мыши на любую из кнопок рядом с кнопкой появляется всплывающая подсказка – короткий текст, поясняющий назначение кнопки. Наряду со всплывающей подсказкой более развернутое объяснение готовящейся операции можно отыскать в строке состояния.
Панель Математика (Math) предназначена для вызова на экран еще девяти
панелей (рисунок 10.2), с помощью которых, собственно, и происходит вставка
математических операций в документы. Чтобы вызвать какую-либо из них, нужно нажать соответствующую кнопку на панели Математика.
Перечислим назначение математических панелей:
- Калькулятор (Calculator) – служит для вставки основных математических операций, получила свое название из-за схожести набора кнопок с кнопками типичного калькулятора;
- График (Graph) – для вставки графиков;
- Матрица (Matrix) – для вставки матриц и матричных операторов;
- Выражения (Evaluation) – для вставки операторов управления вычислениями;
- Вычисления (Calculus) – для вставки операторов интегрирования, дифференцирования, суммирования;
- Булевы операторы (Boolean) – для вставки логических (булевых) операторов;
- Программирование (Programming) – для программирования средствами Mathcad;
- Греческие символы (Greek) – для вставки греческих символов;
- Символика (Symbolic) – для вставки символьных операторов.
Рисунок 10.2 – Основные и математические панели инструментов
Вызвать любую панель на экран или скрыть ее можно с помощью пункта
Панели инструментов (Toolbars) меню Вид (View), выбирая в открывающемся
подменю имя нужной панели. Убрать любую панель с экрана можно еще и посредством контекстного меню, которое вызывается щелчком правой кнопкой мыши в
любом месте панели (например, на любой кнопке). В контекстном меню следует выбрать пункт Скрыть (Hide). Кроме того, если панель плавающая, т.е. не прикреплена к основному окну (как, например, все панели на рисунке 10.2), то ее можно
отключить кнопкой закрытия.
- Основы вычислений в Mathcad
Для ВВОДА ВЫРАЖЕНИЯ необходимо сперва щелчком мыши в нужном
месте документа выбрать начало ввода. На этом месте появляется красный крестик. Далее вводится само выражение. Для того чтобы MathCad вычислил значение этого выражения, нужно в конце выражения ввести знак «=». Например: (50+30)*2=
С клавиатуры можно ввести не все математические операции. Любую мате- матическую операцию, известную MathCad, можно ввести с помощью одной из палитр. Наиболее часто используемые операции находятся на палитре с изображением калькулятора. Вводятся они щелчком мыши по значку нужной операции.
Кроме чисел, в математических выражениях MathCad можно использовать
переменные. При помощи переменных обозначаются скалярные величины, векторы, матрицы и функции. Имена переменных могут быть любой длины и состоять из
латинских, греческих букв, цифр от 0 до 9, символа подчеркивания, %, ∞. Переменная может быть набрана в любом шрифте, однако MathCad считает разными имена, набранные в разных регистрах и разными шрифтами, например, F, f, f – это разные переменные.
Присвоение значения локальной переменной записывается следующим образом: имя_переменной: = выражение; глобальной переменной: имя_переменной: ≡ выражение; дискретной (ранжированной) переменной: имя_переменной:= нач_знач, след_знач.. посл_знач.
Например:
t: = 10, 11.. 17 означает, что переменная t принимает значения от 10 до17 с шагом 1, т. е. 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17. Или можно записать так: t: = 10..17
Контрольные вопросы
1. Назначение Mathcad.
2. С какими математическими задачами справляется Mathcad?
3. Опишите подробно назначения и команды меню Mathcad?
4. Перечислите панели инструментов Mathcad?
5. Каким образом можно настроить панели инструментов?
6. Что понимают под рабочей областью программы Mathcad?
7. Каким образом ввести формулу в программе Mathcad?
8. Каким образом можно ввести текст в программе Mathcad?
9. На какие типы можно разделить функции?
10. Опишите составные части окна приложения.